Rückspeisung am Hubwerk: Was ein 5-Tonnen-Hubwerk über das Kabel zurückschickt, 0,125 bis 100 Tonnen

Geschrieben von Li Ming, Senior Applications Engineer bei SIEC Cranes. 6. November 2026.

Jeder Brückenkran hat genau einen Mechanismus, der Energie über das Kabel zurückschicken kann, und das ist der am Haken angeschraubte. Ein 5-Tonnen-Hubwerk, das sechs Meter mit sechs Metern pro Minute absenkt, drückt für die Dauer dieser Abwärtsfahrt rund 4,2 kW in den Umrichter zurück. Was danach passiert, ist eine Entscheidung und keine Physik. Wärme in einem Widerstand oder Elektrizität zurück ins Werk. Bei diesem 5-Tonnen-Gerät ist die Entscheidung etwa 150 USD pro Jahr wert. Bei einem 50-Tonnen-Katzfahrwerk sind es 6.000 USD.

Die Mechanik ist einfach, die Elektrik nicht. Eine herabfahrende Last macht aus dem Motor einen Generator, der Generator lädt einen Zwischenkreis, der die Ladung nirgendwohin bringen kann, und irgendetwas muss sie aufnehmen, bevor der Umrichter sich mitten in der Luft abschaltet. Die meisten Diskussionen, die wir mit Käufern führen, drehen sich darum, für welchen der drei Aufnehmer man bezahlen soll.

Dies ist die Hubwerksseite dieser Diskussion. Nicht der ganze Kran. Das Hubwerk ist die einzige Bewegung, bei der es sich lohnt, die Energie zu sammeln, und es ist auch die einzige Bewegung, bei der ein Fehler eine Last fallen lässt.

Welcher Teil eines Krans kann überhaupt Energie zurückgeben?

Nur das Hubwerk, und der Grund ist Arithmetik. Das Absenken einer Last setzt gespeicherte potentielle Energie frei, m mal g mal h, die groß ist und bei jedem einzelnen Zyklus zurückkommt. Das Anhalten einer fahrenden Brücke setzt kinetische Energie frei, ein halb m v zum Quadrat, die klein ist und einmal pro Verfahrvorgang anfällt.

Mit Zahlen belegt. Eine 20-Tonnen-Brücke, die mit 40 m/min fährt, trägt etwa 4,4 kJ kinetische Energie. Beim Abbremsen lässt sich das theoretisch zurückgewinnen, wenn man alles erfasst. Derselbe Kran, der 20 Tonnen über 10 m absenkt, setzt 1.962 kJ frei. Das ist rund 445-mal mehr Energie, in einer einzigen Bewegung, jedes Mal wenn der Haken nach unten geht.

Bewegung	Verfügbare Energie pro Vorgang	Woher sie kommt	Lohnt sich das Sammeln?
Hubwerk absenken, 20 t über 10 m	1.962 kJ (0,55 kWh)	Gespeicherte potentielle Energie, bei jedem Hub neu geladen	Ja. Das ist der ganze Fall für die Rückspeisung
Brückenfahrt, 20 t bei 40 m/min, abgebremst	4,4 kJ (0,0012 kWh)	Kinetische Energie der bewegten Masse	Nein. Sie geben mehr für den Umrichter aus, als Sie zurückgewinnen
Katzfahrt, 5 t bei 20 m/min, abgebremst	0,28 kJ (0,00008 kWh)	Kinetische Energie, und jede Menge Rollreibung	Nein. Die Reibung frisst das meiste, bevor der Motor es bekommt
Schwenken oder Auslegerdrehung, abgebremst	Nur Reibungsarbeit	Lager- und Getriebeverluste	Nein. Es gibt keine gespeicherte Energie, die freigesetzt werden könnte

Wenn ein Prospekt also sagt, der Kran sei rückspeisefähig, fragen Sie nach der Bewegung. Lautet die Antwort Fahren, dann existiert die Funktion, um den Bremsenverschleiß zu senken, und nicht, um Energie zurückzugewinnen, und das sind zwei verschiedene Käufe. Wir haben Angebote gesehen, in denen das Wort viermal auftauchte und das Einzige, was zurückspeiste, das Hubwerk war.

Wie viel Energie steckt in einem Absenkvorgang?

Die Formel ist kurz: Energie gleich Masse mal Erdbeschleunigung mal Höhe, und die elektrische Energie, die Sie zurückschicken können, ist dieser Wert multipliziert mit dem Wirkungsgrad von Getriebe, Motor und Umrichter, weil jedes davon auch in Erzeugerrichtung seinen Anteil nimmt. Wir rechnen mit 0,85 für ein Schnecken- oder Stirnradhubwerk mit modernem Umrichter.

Für ein 5-Tonnen-Hubwerk, das 6 m absenkt: 5.000 kg mal 9,81 mal 6 m ergibt 294 kJ, und bei 0,85 sind das 0,070 kWh Elektrizität. Bei 0,12 USD pro kWh ist der Zyklus 0,8 Cent wert.

Tragfähigkeit	Absenhöhe	Freigesetzte Energie	Zurückgegebene Elektrizität	Wert bei 0,12 USD/kWh
0,5 t	3 m	14,7 kJ	0,0035 kWh	0,04 Cent
1 t	3 m	29,4 kJ	0,0069 kWh	0,08 Cent
2 t	4 m	78,5 kJ	0,0185 kWh	0,22 Cent
5 t	6 m	294 kJ	0,070 kWh	0,8 Cent
10 t	8 m	785 kJ	0,185 kWh	2,2 Cent
20 t	10 m	1.962 kJ	0,463 kWh	5,6 Cent
50 t	12 m	5.886 kJ	1,39 kWh	16,7 Cent
100 t	15 m	14.715 kJ	3,47 kWh	41,7 Cent

Diese Zahlen sind unsere, für diesen Artikel berechnet, und sie lassen sich gegen veröffentlichte Beispiele aus der Widerstandsindustrie gegenprüfen. Cressall nennt einen Aufzug mit vier Personen darin mit 25 kJ und einen 40-Fuß-Container, der auf ein Schiff abgesenkt wird, mit 2 MJ, was dieselbe Größenordnung wie unser 20-Tonnen-Wert ist, sobald man deren 20 m Fallhöhe und die auf 10 gerundete Erdbeschleunigung berücksichtigt. Wenn Ihre Last ein 40-Fuß-Container ist, der in einen Laderaum geht, dann sind eine Abwärtsfahrt 2 Megajoule, und die Diskussion über Rückgewinnung wird zu einem anderen Gespräch.

Wohin geht diese Energie, wenn sie niemand auffängt?

Es gibt vier Wege. Sie unterscheiden sich darin, was mit der Energie passiert, was der Käufer bezahlt und was zuerst ausfällt.

Konfiguration	Wohin die Energie geht	Was sie kostet	Was zuerst ausfällt
Zweigang-Schützhubwerk, kein Umrichter	Über das Schütz zurück ins Werk, ungesteuert	Am billigsten. Kein Umrichter, kein Widerstand, kein Chopper	Bremsbeläge und das Schütz
Frequenzumrichter mit Bremschopper und Widerstand	Wärme, außerhalb des Schranks, zu 100 Prozent verloren	Umrichter plus ein Widerstand für ein paar hundert Dollar	Widerstandsklemmen und der Chopper-Transistor
Frequenzumrichter mit rückspeisendem Netzeingang	Zurück ins Netz mit etwa 0,99 Leistungsfaktor	Aufpreis für den Umrichter, und meist eine Netzdrossel oder einen Filter in der Zeichnung	Der Netzeingang selbst, wenn er für die Beanspruchung zu klein ist
Gemeinsamer Zwischenkreis mit einem zweiten Umrichter	In was auch immer am selben Zwischenkreis gerade beschleunigt	Zwischenkreis-Hardware und eine koordinierte Umrichtergruppe	Die Verriegelung, wenn ein Umrichter getrennt wird, während der andere läuft

Die vierte Option ist die, nach der Käufer am seltensten fragen und nach der sie am häufigsten fragen sollten. Ein Kran mit zwei Hubwerken, oder ein Hubwerk und ein Langsfahrantrieb, die aus einem gemeinsamen Zwischenkreis gespeist werden, können Energie untereinander weitergeben, ganz ohne Verbindung zur Versorgung. Das ist das billigste rückspeisende System, das es gibt, weil die einzige Hardware der Zwischenkreis ist und die einzige Konstruktionsarbeit die Verriegelung.

Was passiert im Umrichter, wenn die Last nach unten kommt?

Der Motor erzeugt, und weil der Gleichrichter des Umrichters nur in eine Richtung leitet, kann die Energie nirgendwohin außer in die Kondensatoren des Zwischenkreises. Diese Kondensatoren sind keine Batterie. Cressall beziffert ihre nutzbare Aufnahmefähigkeit mit 3 bis 5 Prozent der rückgespeisten Leistung. Bei einem 10-Tonnen-Hubwerk, das 11 kW zurückspeist, sind das 330 bis 550 W, was das Problem um einen Bruchteil einer Sekunde verzögert und dann nicht mehr hilft.

Danach steigt die Zwischenkreisspannung. Bei einem 400-V-Umrichter liegt der nominale Gleichspannungspegel bei 400 mal der Wurzel aus zwei, also 566 V. Die meisten Umrichter schalten den Bremschopper irgendwo zwischen dem 1,2- und 1,25-Fachen des Nennwerts ein, das sind 680 bis 710 V, und die meisten schalten bei Überspannung zwischen 790 und 800 V ab. Prüfen Sie Ihr eigenes Handbuch, denn diese Werte sind baureihenspezifisch, aber die Form ist überall dieselbe: Sie haben etwa 100 V Reserve zwischen „Energie ablassen beginnen" und „mitten in der Luft abschalten".

Zustand des Zwischenkreises, Umrichter der 400-V-Klasse	Typisches Niveau	Was gerade passiert
Nennwert, Motor nimmt Leistung auf	566 V	Gleichrichter speist den Zwischenkreis, Kondensatoren auf Scheitelwert der Netzspannung geladen
Rückspeisung beginnt	570 bis 620 V	Kondensatoren nehmen 3 bis 5 Prozent der zurückgegebenen Leistung auf, und der Zwischenkreis beginnt zu steigen
Bremschopper schaltet ein	680 bis 710 V	Der IGBT legt den Widerstand über den Zwischenkreis, und die Spannung steigt nicht weiter
Widerstand heiß, Chopper taktet	700 V plus/minus 10 V	Energie wird in Wärme umgewandelt, und die Abwärtsfahrt ist unter Kontrolle
Überspannungsabschaltung	790 bis 800 V	Umrichter trennt, das Moment verschwindet, die mechanische Bremse schlägt zu

Die letzte Zeile ist die, die kaufmännisch zählt. Wenn der Umrichter abschaltet, kommt die Last nicht sanft zum Stehen. Die Bremse schließt auf eine sich drehende Trommel, Seil und Getriebe nehmen den Stoß auf, und bei einem schweren Hubwerk spürt das die ganze Kranbahn. Deshalb ist „einfach einen größeren Umrichter draufsetzen" ein schlechter Rat, und deshalb ist der Widerstand bei einem Hubwerk kein optionales Zubehör.

Warum spricht ein Standard-Frequenzumrichter beim ersten schweren Hub ab?

Weil ein Standardumrichter für eine Last ausgelegt ist, die ein wenig zurückdrückt, und ein Hubwerk drückt stark zurück. Ein Kranumrichter-Anbieter sagt es deutlich: Setzen Sie einen Standardumrichter auf ein Förderband, und er läuft wunderbar; setzen Sie denselben Umrichter auf ein Kranhubwerk, und er wird beim ersten schweren Hub wahrscheinlich mit einem Überspannungsfehler abschalten. Ihre Erklärung ist die obige, nur kürzer, und die Folge, die sie nennen, ist genau die, die Sie befürchten würden. Wenn ein Umrichter mitten in der Luft abschaltet, schlägt die mechanische Bremse zu, und der Kran nimmt einen mechanischen Stoß auf.

Danfoss sagt dasselbe von der anderen Seite. Ohne Bremswiderstand steigt die Zwischenkreisspannung weiter, bis der Umrichter sich zum Schutz selbst trennt. Ihr Auslegungshandbuch enthält dann eine Warnung, die jeder lesen sollte, dem je gesagt wurde, die Überspannungsregelung löse dieses Problem. Die Überspannungsregelung, die einen Umrichter einen steigenden Zwischenkreis überstehen lässt, indem sie die Ausgangsfrequenz absenkt, ist in ihrem Bremshandbuch standardmäßig deaktiviert und ausdrücklich als nicht zu aktivieren in Hubwerksanwendungen gekennzeichnet, mit Personenschäden und Geräteschäden als genannter Folge.

Lesen Sie das sorgfältig, denn es erklärt einen Fehlermodus, den niemand erwartet. Die Überspannungsregelung funktioniert, indem sie den Motor schneller laufen lässt als befohlen, was auf einem Förderband harmlos ist und bei einem Hubwerk bedeutet, dass die Last schneller absinkt, als der Bediener es verlangt hat. Der Umrichter überlebt. Die Last kommt zu früh und zu hart an.

Bei der Diagnose geht es vor allem um den Zeitpunkt. Ein Umrichter, der im Stillstand oder beim Einschalten abschaltet, hat ein Versorgungs- und Messproblem. Ein Umrichter, der nur beim Absenken oder nur beim Abbremsen abschaltet, zeigt direkt auf die Rückspeisung und den Energiepfad. Ein Umrichter, der genau beim Bremsenübergang abschaltet, hat ein Ablaufproblem und braucht Drehzahl, Moment und Bremsrückmeldung auf einer Zeitachse, bevor irgendjemand ein Teil tauscht. Wiederholtes Quittieren zerstört die Beweise und beschädigt im schlimmsten Fall den Chopper.

Wie groß muss der Bremswiderstand sein?

Zwei Zahlen, oft verwechselt. Der Ohmwert legt fest, wie viel Leistung bei einer gegebenen Zwischenkreisspannung fließt, denn Leistung ist Spannung zum Quadrat durch Widerstand. Die Wattangabe legt fest, wie viel Wärme der Widerstand dauerhaft abgeben kann. Die eine entscheidet, ob der Umrichter abschaltet, die andere, ob der Widerstand die Schicht überlebt.

Die übliche Abkürzung kommt von den Umrichterherstellern. Die Hubwerks-Applikationsschrift von Schneider verlangt einen Widerstand von mindestens 50 Prozent der Motorleistung für vertikale Bewegungen und 25 Prozent für horizontale, mit einem Ohmwert über dem veröffentlichten Minimum des Umrichters und so nah wie möglich daran. Danfoss gibt eine Formel für den Widerstand an, die den Motorwirkungsgrad mit etwa 0,90 und den Umrichterwirkungsgrad mit etwa 0,98 enthält, und warnt, dass ein höherer Widerstand das erreichbare Bremsmoment senkt, bis der Umrichter stattdessen wegen Zwischenkreisüberspannung abschaltet.

Diese 50-Prozent-Regel ist eine Momentenregel, keine Wärmeregel, und der Unterschied zählt, wenn jemand Geld sparen will. Hier ist, was ein typisches Hubwerk tatsächlich abführt.

Hubwerk	Motor	Widerstand nach der 50-Prozent-Regel	Tatsächlich zurückgegebene Spitzenleistung	Mittlere Leistung über die Schicht
1 t Kette, 8 m/min	1,5 kW	0,75 kW	1,11 kW	0,19 kW
2 t Kette, 8 m/min	3 kW	1,5 kW	2,2 kW	0,67 kW
5 t Drahtseil, 6 m/min	7,5 kW	3,75 kW	4,17 kW	0,63 kW
10 t Drahtseil, 8 m/min	13 kW	6,5 kW	11,1 kW	1,67 kW
20 t Zweischiene, 5 m/min	30 kW	15 kW	13,9 kW	5,2 kW
50 t Katzfahrwerk, 4 m/min	55 kW	27,5 kW	27,8 kW	12,5 kW

Die Mittelwerte sind unsere, berechnet für eine Beanspruchung von 20 bis 120 Absenkvorgängen pro Stunde je nach Klasse, die Hälfte davon mit Last, und einem Faktor 0,90 dafür, was der Netzeingang tatsächlich aufnimmt. Aus der Tabelle folgen zwei Dinge.

Erstens läuft der Widerstand bei allem unter etwa 10 Tonnen mit einem Fünftel seiner Nennlast oder weniger. Das ist in Ordnung und der Grund, warum Widerstände billig sind. Zweitens liegt bei einer 20- oder 50-Tonnen-Maschine die zurückgegebene Spitzenleistung nahe an der Motornennleistung, was genau der Grund ist, warum die 50-Prozent-Regel existiert und warum sie am oberen Ende der Baureihe aufhört, konservativ zu sein. Beim 50-Tonnen-Gerät ist der Widerstand mit 27,5 kW ausgelegt, und die Maschine speist 27,8 kW zurück. In dieser Zahl steckt überhaupt keine Reserve, und an der Regel ist nichts falsch. Sie geht davon aus, dass Sie mit Nennmoment bremsen und nicht darüber.

In Schwierigkeiten geraten die Leute in der anderen Richtung. Wer den Widerstand aus dem Mittelwert dimensioniert, was fleißig aussieht und weniger kostet, bekommt einen Widerstand mit der Wärmekapazität einer Kaffeetasse und eine erste Schicht, die mit einem Chopper-Ausfall endet. Einen niedrigeren Widerstand einzubauen, um „härter zu bremsen", ist schlimmer. Die Fehlersuche-Anleitung von Delta für Hubwerke sagt ausdrücklich, dass ein zu niedriger Widerstand den Chopper überlasten kann, und dass ein Kaltwiderstandsmesswert nichts über den Energieumsatz im Betrieb beweist.

Was bedeuten 400 Grad Widerstandshitze für das Gebäude?

Dauerhaftes Absenken bringt einen dynamischen Bremswiderstand über 400 Grad Celsius, das sind 750 Fahrenheit. Das ist kein Fehler. Das ist das Produkt bei der Arbeit. Deshalb sagt dieselbe Anleitung, dass der Widerstand außerhalb des Schaltschranks montiert werden muss, in einem belüfteten Gehäuse aus Edelstahl, entfernt von allem, was brennen kann.

Der nützlichste Fall, den wir dazu gefunden haben, ist die Arbeit von ABB bei New Zealand Steel, veröffentlicht im Juni 2026. Zwei Portalkräne der Gießhalle mit 125 Tonnen bewegen 80 Tonnen schwere Pfannen mit flüssigem Stahl, und das Werk produziert etwa 670.000 Tonnen pro Jahr, eine stillstehende Gießmaschine ist also kein Wartungsärgernis. Die alte Antriebslösung nutzte acht Bremswiderstandsschränke auf dem Dach, verbunden mit schweren Kabeln, um die Energie jedes Absenkvorgangs zu verbrennen. In einem staubigen Stahlwerk mussten diese Widerstände monatlich gespült werden, damit angesammelter Staub keine lokale Überhitzung verursachte, und das Spülen bedeutete Technikerarbeit in 23 Metern Höhe in einem engen Bereich.

Fünf rückspeisende Umrichter ersetzten die gesamte Anordnung. Die acht Schränke und ihre Kabel kamen heraus, der monatliche Aufstieg hörte auf, und das Werk meldete in der ersten Betriebsphase eine Senkung des Stromverbrauchs um 40 bis 45 Prozent.

Zwei Einschränkungen zu dieser Zahl. Es ist die eigene Angabe des Werks aus dem frühen Betrieb, keine kontrollierte Messung, und sie umfasst mehr als die Rückgewinnung der Bremsenergie, denn acht Widerstandsschränke aus einem Elektroraum zu entfernen, entfernt auch eine große Klimatisierungslast. Aber die Richtung ist nicht zweifelhaft, und die Wartungsgeschichte ist der Teil, der einen Betriebsleiter überzeugt. Ein Widerstand, der in der Höhe abgestaubt werden muss, ist ein Widerstand, der irgendwann brennt.

Wann amortisiert sich die Rückspeisung?

Hier fällt das meiste Marketing weg. Wir haben dieselben sieben Maschinen genommen, für jede eine realistische Beanspruchung angesetzt und die zurückgewonnene Energie mit 0,12 USD pro kWh bewertet. Der Rückspeise-Aufpreis ist unser eigener Planungsrahmen für einen Netzeingang statt eines Widerstands, von etwa 700 USD bei einem kleinen Kettenzugsantrieb bis 6.500 USD bei einem 55-kW-Katzfahrwerk.

Hubwerk	Betrieb	Jährlich zurückgewonnen	Wert pro Jahr	Amortisation des Rückspeise-Aufpreises
0,5 t Kette, 3 m	A3, 60 Zyklen/h, 800 h	75 kWh	9 USD	Nie
1 t Kette, 3 m	A3, 60 Zyklen/h, 800 h	150 kWh	18 USD	50 Jahre
2 t Kette, 4 m	A4, 80 Zyklen/h, 1.200 h	800 kWh	96 USD	11 Jahre
5 t Drahtseil, 6 m	A5, 20 Zyklen/h, 2.000 h	1.251 kWh	150 USD	8 Jahre
10 t Drahtseil, 8 m	A5, 20 Zyklen/h, 2.000 h	3.335 kWh	400 USD	4 Jahre
20 t Zweischiene, 10 m	A6, 25 Zyklen/h, 3.000 h	15.635 kWh	1.876 USD	2 Jahre
50 t Katzfahrwerk, 12 m	A6 bis A7, 20 Zyklen/h, 4.000 h	50.031 kWh	6.004 USD	1 Jahr

Der Umschlagpunkt liegt irgendwo zwischen 5 und 10 Tonnen, und er hängt fast vollständig an den Stunden, nicht an der Tragfähigkeit. Ein Werk, das ein 5-Tonnen-Hubwerk im Dreischichtbetrieb fährt, amortisiert einen rückspeisenden Netzeingang schneller als ein Werk, das ein 20-Tonnen-Hubwerk zwei Stunden am Tag fährt.

Veröffentlichte Messungen rahmen unser Modell ein, ohne ihm zu widersprechen. ABB berichtet von einem Abfallkran mit 55-kW-Hubmotor, 9 kW Langsfahrt und 4,5 kW Katzfahrt, der 15,6 MWh und 2.750 USD pro Jahr spart, was sie mit 32 Prozent Energieeinsparung gegenüber der ersetzten Widerstandstechnik beziffern. Konecranes nennt bis zu 30 Prozent für seine rückspeisenden Systeme. Eine Studie zu Hubwerksmotoren bei Konecranes aus 2014 beziffert den rückgewinnbaren Anteil der Absenkenergie mit 20 bis 70 Prozent, was ein breites Band ist und ehrlicherweise so sein muss, weil es davon abhängt, wie viel des Zyklus eine Abwärtsfahrt mit Last ist.

Unser 50-Tonnen-Fall gewinnt 50 MWh pro Jahr zurück, mehr als das Dreifache von ABBs Zahl bei einem ähnlichen Motor. Das ist kein Widerspruch. Deren Kran bewegt Abfall in einer Halle, unserer ist ein Katzfahrwerk in einer Gießhalle mit 20 belasteten Abwärtsfahrten pro Stunde über 4.000 Stunden. Gleiche Physik, vierfache Beanspruchung.

Was macht Rückspeiseleistung mit der vorgelagerten Versorgung?

Sie hebt die Spannung, und das ist kein theoretisches Problem. Eine Studie zu Portalkränen im Hafen von Kaohsiung aus 2007 dokumentierte eine unerwünschte Anhebung der Klemmenspannung durch die Nutzbremsung der Gleichstrommaschinen und schlug Wege vor, sie zu beseitigen. Eine Messkampagne von 2010 an einem Portalkran im Hafen von Muuga in Estland erfasste dasselbe von der Netzqualitätsseite: Das Absenken des Hubwerks und das Bremsen der Katzfahrt speisten Wirkleistung ins Netz zurück, und weil die Last über jeden Zyklus schwankt, schwankt der Energiefluss mit. Beide Arbeiten sind alt, und beide beschreiben Maschinen, die noch in Betrieb sind.

An einer Werksversorgung mit steifem Transformator ist ein Hubwerk, das zwanzig Sekunden lang 5 kW zurückspeist, ein Rundungsfehler. An einem Generatoraggregat ist es das nicht. Cummins behandelt den Fall direkt in seiner Applikationsrichtlinie für gummibereifte Portalkräne: Rückspeiseleistung aus einem rückspeisenden Hubwerk wird normalerweise von anderen angeschlossenen Verbrauchern aufgenommen, aber es gibt Situationen, in denen sie übersteigt, was diese Verbraucher aufnehmen, und die rückgespeiste Leistung wird dann in die Generatorklemmen gedrückt. Genau deshalb führen sie eine eigene Applikationsschrift zu rückspeisenden Lasten und Rückspeiseleistung.

Praktisch bedeutet das, dass bei einem Hubwerk an einem Aggregat vor der Lieferung eine von drei Entscheidungen zu treffen ist. Den Rückspeisepfad deaktivieren, was den Umrichter wieder zu einer Widerstandsmaschine macht. Das Aggregat und seinen Schutz so dimensionieren, dass Rückspeiseleistung toleriert wird, was meist einen größeren Generator bedeutet, als die Lastberechnung nahelegt. Oder akzeptieren, dass das Rückspeiseleistungsrelais das Aggregat abschaltet, und es auf der Baustelle herausfinden. Die meisten Generatorschutze sind auf einen kleinen Prozentsatz Rückspeiseleistung eingestellt, typischerweise im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Bereich, ein Hubwerk, das 20 Prozent der Aggregatleistung zurückspeist, wird es also abschalten.

Auswirkung vorgelagert	Wo sie sichtbar wird	Was dagegen zu tun ist
Spannungsanhebung am Netzverknüpfungspunkt	Lichtflackern, Abschaltungen anderer Umrichter wegen Überspannung am selben Strang	Spannung am Netzverknüpfungspunkt während einer Abwärtsfahrt mit Last prüfen, nicht im Stillstand
Rückspeiseleistung in einen Generator	Abschaltung durch das Rückspeiseleistungsrelais, Drehzahlschwankungen des Motors	Vor der Lieferung entscheiden, wie oben beschrieben
Wechselwirkung mit der Blindleistungskompensation	Überspannung und Kondensatorbelastung, wenn die Werksbatterie in Betrieb ist	Fragen, ob die Kondensatoren verdrosselt sind und auf welche Ordnung
Oberschwingungen am Netzverknüpfungspunkt	IEEE-519-Grenzen für Spannungsverzerrung und TDD	Ein rückspeisender Netzeingang verbessert das meist, mit 0,99 Leistungsfaktor und niedriger Stromverzerrung
Messrichtung	Einsparungen, die nie auf der Rechnung erscheinen	Bidirektionaler Zähler, Klasse 0,5S, vor der Inbetriebnahme

Die Zeile zur Messung ist kein Scherz. Wir haben ein Werk gesehen, das rückspeisende Umrichter eingebaut, nichts gemessen und nach sechs Monaten geschlossen hat, die Umrichter hätten nichts gebracht. Der vorhandene Zähler erfasste nur den Bezug. Kaputt war nichts. Die Einsparung war einfach unsichtbar.

Ist ein Zweigang-Schützhubwerk wirklich nicht rückspeisefähig?

Nein, und das ist der am meisten missverstandene Punkt im ganzen Thema. Ein einfaches Käfigläufer-Hubwerk mit zwei Geschwindigkeiten und zwei Schützen gibt bereits Energie an das Werk zurück. Wenn eine Last mit Übergewicht den Motor über die Synchrondrehzahl treibt, wird aus einer Asynchronmaschine ein Asynchrongenerator. Bei einem vierpoligen Motor mit 50 Hz liegt die Synchrondrehzahl bei 1.500 U/min, eine Abwärtsfahrt, die die Welle auf 1.680 U/min bringt, versetzt die Maschine also in den Erzeugerbetrieb, und Strom fließt durch das Schütz zurück.

Was sie nicht tut, ist irgendetwas regeln. Die rückgespeiste Wirkleistung geht mit einem großen Blindstromanteil für die Magnetisierung einher, der Leistungsfaktor ist in diesem Zustand also schlecht, und die Absenkgeschwindigkeit wird von der Last bestimmt und nicht vom Bediener. Die Bremse erledigt das Anhalten. Es gibt keinen Zwischenkreis, der abschalten könnte, deshalb zeigen diese Hubwerke nie den Überspannungsfehler, der alle zu den Handbüchern treibt.

Die echten Unterschiede zwischen den Steuerungsarten liegen im Einschaltstrom und im Verschleiß, nicht in der Rückgewinnung.

Anlassverfahren	Typischer Anlassstrom	Folge für ein Hubwerk
Schütz, Direktanlauf	600 bis 700 Prozent des Nennstroms, mit einer Spitze über dem Zehnfachen beim Schließen	Spannungseinbruch bei schwacher Versorgung, mechanischer Stoß, Verschleiß an Bremse und Kupplung
Sanftanlasser	200 bis 450 Prozent des Nennstroms	Sanfterer Anlauf, aber keine kontinuierliche Drehzahlregelung und kein Rückspeisepfad
Frequenzumrichter	Bei oder unter 100 Prozent des Nennstroms	Kein Einschaltstrom, kontrollierte Abwärtsfahrt und ein Ort für die rückgespeiste Energie

Die ehrliche Verkaufsaussage lautet also nicht „rückspeisend gegen nicht rückspeisend". Sie lautet „kontrollierte Rückspeisung gegen unkontrollierte Rückspeisung". Ein Käufer, der das versteht, stellt die richtige Frage, nämlich wohin die Energie auf dem Weg nach unten geht, und zahlt keinen Aufpreis für ein Wort.

Ersetzt das elektrische Bremsen die mechanische Bremse?

Nie, und die Regelwerke sagen es zweimal. Eine Quelle aus der Hubwerksindustrie formuliert es klar: Die Sicherheitsvorschrift legt fest, dass Krane sowohl ein elektrisches als auch ein mechanisches Bremsmittel benötigen, wobei die mechanische Seite von der Scheibenbremse und die elektrische Seite von der Rückspeisefähigkeit des Motors abgedeckt wird, die nicht zulassen darf, dass die Absenkgeschwindigkeit die Höchstgrenze um mehr als 10 Prozent überschreitet. Diese 10 Prozent sind der ganze Test. Ein Bremsen, das die Drehzahl nicht innerhalb davon halten kann, ist kein Bremsmittel, sondern ein Verzögerer.

CMAA Specification 70 dimensioniert die Hubwerksbremse nach dem Motor-Nennmoment an der Stelle, an der die Bremse wirkt, und unterscheidet Stoppmoment von Haltemoment. Eine übergewichtige Last wie ein Hubwerk braucht beides. Eine Brücke oder Katzfahrt braucht nur genug zum Anhalten, und dann hält die Reibung sie dort. Deshalb ist eine Hubwerksbremse ein anderes Bauteil als eine Fahrwerksbremse, selbst wenn der Katalog dieselbe Teilenummer zeigt.

Fail-safe bedeutet in diesem Zusammenhang federbetätigt und lüftend mit Strom. Wenn die Spule stromlos wird, schließen die Federn die Bremse, weshalb ein Stromausfall die Last hält und nicht fallen lässt. Die OSHA-Vorschrift für die Schifffahrt formuliert die Anforderung in einem Satz: Ein Ausfall der elektrischen Energie muss die Bewegung stoppen und die Bremsen setzen, ohne dass der Bediener etwas tun muss. Wo eine Last über Personen geführt wird, ergänzt man eine abtriebsseitige Notbremse auf der Getriebeausgangswelle oder am Trommelflansch, dimensioniert nach dem Getriebeausgangsmoment mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5, gerade weil eine motormontierte Bremse nicht gegen eine gebrochene Antriebswelle schützt.

Anforderung	Quelle	Was das für ein rückspeisendes Hubwerk bedeutet
Elektrisches und mechanisches Bremsen vorgeschrieben	Praxis der Hubwerksindustrie und Sicherheitsvorschriften für Krane	Der Umrichter ersetzt die Scheibenbremse nicht, er ändert, wie oft sie benutzt wird
Absenkgeschwindigkeit höchstens 10 Prozent über dem Maximum	Dieselbe Quelle, unter Bezug auf die Klausel zum mechanischen Bremsen	Die Abnahmeprüfung, die ein rückspeisender Umrichter mit Last bei voller Drehzahl bestehen muss
Bremse dimensioniert nach dem Motor-Nennmoment an der Bremse	CMAA Specification 70	Haltemoment und Stoppmoment sind getrennte Zahlen, und beide werden gebraucht
Bremse hält 125 Prozent der Nennlast, Absenkgeschwindigkeit innerhalb 120 Prozent	ASME B30.16, Anforderungen an Hubwerke	Fragen Sie nach dem Prüfbericht, nicht nach dem Berechnungsblatt
Stromausfall stoppt die Bewegung und setzt die Bremsen ohne Bedienereingriff	OSHA 1919.22, Schifffahrt und Hafenumschlag	Der Grund, warum die Bremse federbetätigt ist, und der Grund, warum der Umrichter sie nicht übersteuern dürfen darf

Es gibt noch eine Wechselwirkung, die es wert ist, benannt zu werden, weil sie subtil ist und weil dort die Danfoss-Warnung zubeißt. Ein rückspeisender Umrichter hält die Bremse offen, während er die Last elektrisch führt, was den Bremsenverschleiß drastisch senkt und ein echter Vorteil ist. Wenn der Umrichter aber eine Überspannung dadurch überstehen darf, dass er schneller läuft, dann ist die mechanische Bremse das Einzige, was die Geschwindigkeitsgrenze noch kennt. Auf einem Förderband merkt das niemand. Bei einem Hubwerk existiert die 10-Prozent-Regel genau, um diese Auslegung zu verhindern.

Welche Betriebsklasse entscheidet über all diese Zahlen?

ISO 4301-1:2016 klassifiziert die Kranbeanspruchung nach drei Dingen: der Gesamtzahl der Arbeitsspiele über die Auslegungslebensdauer, dem Lastkollektiv und dem mittleren Verfahrweg. Für Hubwerksmechanismen erlaubt die Norm, den Antrieb getrennt von der Struktur zu klassifizieren, was hier zählt, weil die rückgespeiste Energie mit Zyklen, Stunden und Hakenweg skaliert und nicht mit der Tonnage allein.

Hubwerksmotoren sind fast immer Maschinen für Aussetzbetrieb. Die Konecranes-Forschung zu Hubwerksmotoren beschreibt den Standardfall als S3 mit einer Einschaltdauer von 40 oder 60 Prozent, also vier oder sechs Minuten bei Nennleistung in jedem Zehn-Minuten-Zeitraum. Deshalb kann ein 5-Tonnen-Hubwerk einen 7,5-kW-Motor tragen und trotzdem 5 Tonnen heben: Die Bemessung geht davon aus, dass es das nicht dauernd tut.

Klasse	Zyklen pro Stunde	Stunden pro Jahr	Was sie mit einem 10-t-Hubwerk macht
A3, leicht	Bis 60	800 bis 1.600	Etwa 1.300 kWh pro Jahr. Nur Widerstand, keine Diskussion
A4, mittel	60 bis 120	1.600 bis 3.000	Etwa 2.500 kWh. Grenzfall, hängt vom Tarif ab
A5, schwer	120 bis 240	3.000 bis 5.000	Etwa 3.300 kWh. Rückspeisung ist vertretbar
A6, sehr schwer	240 bis 400	5.000 bis 8.000	Über 8.000 kWh. Kaufen Sie den Netzeingang, und kaufen Sie den Zähler dazu
A7 und A8, schwerst bis durchlaufend	Über 400	Über 8.000	Rückspeisung ist die billige Option, und der Widerstand wird zum Wartungsposten

Über diese Zahl sollte man streiten, nicht über die Tonnage. Dasselbe 10-Tonnen-Hubwerk gewinnt bei A6 viermal mehr Energie zurück als bei A4, ohne jede Änderung an der Hardware. Deshalb sagt eine Spezifikation, die „10 Tonnen, rückspeisend" enthält, gar nichts, und eine, die „10 Tonnen, A6, 300 Zyklen pro Stunde, 6.000 Stunden pro Jahr, 8 m Hakenweg" enthält, sagt alles.

Was geht im ersten Jahr schief?

Die folgende Verteilung stammt aus unseren eigenen Servicedaten über Hubwerksinstallationen, nicht aus einer veröffentlichten Erhebung. Wir kennzeichnen sie so, weil diese Zahlen unsere sind und ein Leser sie entsprechend behandeln sollte.

Symptom	Anteil	Tatsächliche Ursache
Überspannungsabschaltung beim Absenken	31 Prozent	Widerstand nicht angeschlossen, Chopper in den Parametern deaktiviert oder Widerstand zu hoch eingestellt
Widerstand unterbrochen oder Thermoauslösung	19 Prozent	Klemmen am Widerstandsende verschmort, oder ein staubverstopftes Gehäuse in einem schmutzigen Werk
Last wandert oder ruckt beim Lüften der Bremse	17 Prozent	Bremse gelüftet, bevor der Umrichter Moment aufgebaut hat, oder umgekehrt
Ausfall des Chopper-Transistors	11 Prozent	Ein Widerstand unter dem Umrichter-Minimum, eingebaut, weil er auf dem Prüfstand härter bremste
Einsparung nie sichtbar	9 Prozent	Zähler nur für Bezug, oder gar kein Zähler
Überhitzung des Schranks	8 Prozent	Widerstand im Schrank montiert, um die Kabelstrecke kurz zu halten
Unerklärte Drehzahlerhöhung bei der Abwärtsfahrt	5 Prozent	Überspannungsregelung bei einem Hubwerksantrieb aktiv gelassen

Die beiden häufigsten Punkte betreffen Konfiguration und Installation, nicht die Bauteilqualität, und beide sind billig zu verhindern. Der letzte Punkt ist der einzige wirklich gefährliche Eintrag, und die Prüfung dauert dreißig Sekunden: Suchen Sie die Überspannungsregelung in den Umrichterparametern und stellen Sie sicher, dass sie aus ist.

Kann man die Motorleistung selbst nachrechnen?

Ja, mit einer Formel und einem Taschenrechner, und es lohnt sich, bevor Sie zwei Angebote vergleichen. Die benötigte Eingangsleistung ist Masse mal Erdbeschleunigung mal Hubgeschwindigkeit, geteilt durch den Wirkungsgrad von Getriebe, Motor und Einscherung. Wir rechnen mit 0,85. Die Hubgeschwindigkeit ist die Zahl, die in den meisten Angeboten fehlt, weshalb diese Prüfung so selten gemacht wird.

Tragfähigkeit	Hubgeschwindigkeit	Mechanische Leistung am Haken	Benötigte Eingangsleistung bei 0,85	Typenschild, das wir erwarten würden
1 t	8 m/min	1,31 kW	1,54 kW	1,5 kW
2 t	8 m/min	2,62 kW	3,08 kW	3 kW
3 t	8 m/min	3,92 kW	4,62 kW	4,5 kW
5 t	8 m/min	6,54 kW	7,69 kW	7,5 kW
10 t	7 m/min	11,45 kW	13,46 kW	13 kW
5 t, mit 6 m/min angegeben	6 m/min	4,91 kW	5,78 kW	Wir haben 4,0 kW angeboten gesehen

Die ersten fünf Zeilen geben veröffentlichte Katalogwerte fast genau wieder, und das ist der Punkt. Ist die Geschwindigkeit bekannt, ist die Motorgröße keine Ansichtssache. Die letzte Zeile ist eine echte Tabelle, die uns begegnet ist, in der ein 5-Tonnen-Hubwerk mit 6 m/min mit 4 kW angegeben war, während die Physik 5,8 kW verlangt. Entweder liegt die Geschwindigkeit bei Nennlast wirklich bei etwa 4 m/min, oder die 4 kW sind ein Kurzzeitwert, der mit seiner Einschaltdauer hätte angegeben werden müssen. Beides ist in einer E-Mail klärbar. Nichts davon ist aus dem Angebot allein klärbar, weshalb die Anfragefrage unten nach Einschaltdauer und Geschwindigkeit in getrennten Feldern fragt.

Was sollte die Anfrage enthalten?

Zehn Zeilen. Jeder Hubwerkslieferant kann sie beantworten, und die Antworten trennen die, die Hubwerke bauen, von denen, die sie zusammensetzen.

Erstens. Nenntragfähigkeit, Hubgeschwindigkeit bei Nennlast und Hakenweg. Ohne die Geschwindigkeit lässt sich die Motorleistung nicht prüfen, denn Leistung ist Masse mal Erdbeschleunigung mal Geschwindigkeit.

Zweitens. Motorleistung, Betriebsklasse und der Prozentsatz der S3-Einschaltdauer, getrennt von jeder Kurzzeit-Überlastangabe genannt.

Drittens. Steuerungsart: Zweigang-Schütz, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter mit genannter Baureihe und Baugröße.

Viertens. Bei einem Frequenzumrichter, ob der Bremschopper eingebaut ist, und der Mindestwiderstand aus dem Umrichterhandbuch.

Fünftens. Widerstandsbemessung in Ohm und Watt, Montageort, Schutzart des Gehäuses und die Art des Thermoschutzes.

Sechstens. Ob ein rückspeisender Netzeingang angeboten wird, sein Aufpreis, und ob der Umrichter später ohne Austausch des Schranks aufgerüstet werden kann.

Siebentens. Bremsenart, federbetätigt oder anders, Moment an der Bremsenwelle, und ob eine abtriebsseitige Notbremse verfügbar ist.

Achtens. Prüfnachweise: 125 Prozent statische Haltekraft, Absenkgeschwindigkeit innerhalb 120 Prozent, und die Absenkdrehzahlgrenze bei rein elektrischem Bremsen durch den Umrichter.

Neuntens. Erwartete Jahreszyklen, Stunden, mittlerer Hakenweg und der gezahlte Tarif, damit der Lieferant die Energieberechnung zeigen kann statt eines Prozentsatzes.

Zehntens. Ob die rückgespeiste Energie gemessen wird und womit. Ein bidirektionaler Zähler ist der einzige Weg festzustellen, ob irgendetwas davon funktioniert hat.

Wir bauen Hubwerke von 0,125 bis 100 Tonnen und haben für dieselbe Maschine mehr als einmal beide Antworten angeboten, Widerstand und Netzeingang. Die Zahl, die entscheidet, ist nicht die Tonnage. Es sind Stunden mal Zyklen mal Hakenweg, und wenn ein Lieferant die Rückgewinnung in Prozent ohne diese drei Eingaben nennt, dann stammt der Prozentsatz aus einem Prospekt.

Wenn Sie ein Hubwerk für eine Beanspruchung auslegen, die Sie noch nicht vollständig definiert haben, sprechen Sie mit uns, bevor der Umrichter bestellt wird. Geben Sie uns den Zyklus, und wir geben Ihnen beide Zahlen. Unsere Hubwerks- und Zubehörreihe umfasst Ketten- und Seilgeräte von 0,125 bis 100 Tonnen, und das elektrische Paket wird separat angeboten, damit Sie sehen, was der Widerstand kostet und was der Netzeingang kostet.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich einen Bremswiderstand an einen bestehenden Hubwerksantrieb nachrüsten?

Nur wenn der Umrichter einen eingebauten Bremschopper und die passenden Klemmen dafür hat, was die meisten hubwerksgeeigneten Umrichter bieten und viele Standardumrichter nicht. Prüfen Sie im Handbuch zwei Dinge: ob ein Brems transistor verbaut ist und welcher Mindestwiderstand zulässig ist. Hat der Umrichter keinen Chopper, ergänzen Sie ein separates Bremsmodul statt eines blanken Widerstands, und dieses Modul braucht eine eigene Versorgung und einen eigenen Störmeldeausgang, der auf die Kransteuerung verdrahtet wird. Nachrüsten ohne Änderung der Umrichterparameter ist der häufigste Weg, Geld auszugeben und trotzdem bei der ersten Abwärtsfahrt abzuschalten.

Warum spricht das Hubwerk nur beim Absenken ab und nie beim Heben?

Weil Heben Leistung aufnimmt und Absenken sie zurückgibt. Die Abschaltung ist der Schutz des Umrichters für seinen Zwischenkreis gegen Energie, die er nicht loswird, der Fehler liegt also im Energiepfad: ein nicht angeschlossener Widerstand, ein im Parametersatz deaktivierter Chopper, ein zu hoher Widerstand, der nicht genug Strom durchlässt, oder ein geöffneter Thermoschalter. Ein Umrichter, der im Stillstand oder beim Einschalten abschaltet, ist ein völlig anderes Problem und zeigt auf die Versorgung. Notieren Sie Richtung, Geschwindigkeit, Last und Bremsenzustand im Moment der Abschaltung, bevor jemand den Fehler quittiert.

Funktioniert ein rückspeisendes Hubwerk an einem Dieselaggregat?

Es kann, aber das Aggregat muss Teil der Entscheidung sein. Rückspeiseleistung aus einer abgesenkten Last wird normalerweise von anderen Verbrauchern an derselben Versorgung aufgenommen, und wenn nicht, wird sie in die Klemmen des Generators gedrückt. Der Generatorschutz ist üblicherweise so eingestellt, dass er bei einem kleinen Prozentsatz Rückspeiseleistung abschaltet, ein Hubwerk, das 20 Prozent der Aggregatleistung zurückspeist, wird das Aggregat also abschalten. Die drei Optionen sind, die Rückspeisung zu deaktivieren, das Aggregat und seinen Schutz für Rückspeiseleistung zu dimensionieren oder die Abschaltung zu akzeptieren. Entscheiden Sie vor der Lieferung, nicht während der Inbetriebnahme.

Woran erkenne ich, dass die zurückgewonnene Energie tatsächlich gutgeschrieben wird?

Bauen Sie vor der Inbetriebnahme einen bidirektionalen Zähler der Genauigkeitsklasse 0,5S in die Hubwerkszuleitung ein und lesen Sie ihn nach einer normalen Woche ab. Zähler, die nur den Bezug messen, können keine Einspeisung anzeigen, ein Werk kann also ein Jahr lang rückspeisende Umrichter betreiben und keine Veränderung auf der Rechnung sehen. Der Zähler klärt außerdem die Diskussion, ob die dem Lieferanten beschriebene Beanspruchung mit der tatsächlich gefahrenen übereinstimmt, und dort liegt die Abweichung meist. Fragen Sie uns auch bei jedem Angebot, das Sie von uns erhalten, nach dem Messpunkt: Kontaktieren Sie das Engineering-Team, und wir markieren ihn im Übersichtsschaltbild.

Lohnt sich Rückspeisung bei einem 1-Tonnen-Kettenzug?

Nein, und die Rechnung ist nicht knapp. Ein 1-Tonnen-Kettenzug, der 3 m bei typischer leichter Nutzung absenkt, gibt etwa 150 kWh pro Jahr zurück, das sind 18 USD bei 0,12 USD pro kWh. Ein rückspeisender Netzeingang kostet mehrere hundert Dollar mehr als ein Widerstand, die Amortisation läuft also über Jahrzehnte, länger als der Kettenzug hält. Kaufen Sie den Widerstand, halten Sie ihn außerhalb des Schranks, und geben Sie die Differenz für eine Bremse aus, die sauber lüftet.

Was ist der Unterschied zwischen einem Bremswiderstand und einem Rückspeisemodul?

Der Widerstand wandelt die Energie in Wärme, das Rückspeisemodul wandelt sie zurück in Versorgungsstrom. Der Widerstand ist billiger, einfacher, hat keine Netzwechselwirkung und funktioniert an jeder Versorgung, auch an einem Generator. Das Rückspeisemodul rettet die Energie, nimmt die Wärme aus dem Gebäude, verbessert Leistungsfaktor und Oberschwingungen und bringt eine Reihe von Fragen zu Rückspeiseleistung, Messung und Schutz mit, die der Widerstand nie stellt. Bei Maschinen unter etwa 5 Tonnen gewinnt der Widerstand finanziell. Über 20 Tonnen mit echtem Betrieb gewinnt das Rückspeisemodul finanziell und in allem anderen.